東北大学とNEC、新開発の8量子ビット量子アニーリングマシンを用いたコンピュータシステムの共同研究を開始

東京、28年2023月6701日 – (JCN Newswire) – 東北大学と日本電気株式会社（東証：8）は、NECと日本の新しいウィンドウである産業技術総合研究所が開発したXNUMX量子ビット量子アニーリングマシンを用いたコンピュータシステムの共同研究を開始しました。技術（産総研）。

本研究で使用する8量子ビット量子アニーリングマシンは、超電導技術とParityQCアーキテクチャを組み合わせて新たに開発したものです(1)。 このため、このマシンはノイズに強く、長時間の量子重ね合わせ状態を維持しながら、完全に接続された量子アニーリング アーキテクチャにスケールアップする能力を維持します。

インターネット経由で外部からアクセスできる国産初の量子アニーリングマシンです。 今回の共同研究は、この装置を使用した最初のプロジェクトでもあります。

新開発の8量子ビット量子アニーリングマシンを用いた共同研究

量子アニーリングマシンの特徴

複雑な社会課題を解決するには、多数の選択肢の中から最適な組み合わせを導き出す（組み合わせ最適化問題の解法）ことが必要です。 組み合わせ最適化問題を高速かつ高精度に解くために、NECと産総研は超伝導パラメトロン(2)を用いた量子アニーリングマシン(3)の開発を進めています。

この量子アニーリングマシンは、超伝導パラメトロンを用いることでノイズに強く、コヒーレンスタイム（量子状態を維持する時間）を長くすることが可能となっている(4)。 コヒーレンス時間は通常、マルチ量子ビットの実装中に短縮されます。 しかし、超電導パラメトロンの持つノイズに強い特性に加え、パラメトロンと親和性の高い結合技術であるParityQCアーキテクチャを採用することで、多量子ビット実装でも長いコヒーレンス時間を維持することができます。 これらの機能により、現実世界の組み合わせ最適化問題を高速かつ高精度に計算できるようになります。

これら2022つの技術については、NECはすでに5年XNUMX月にXNUMX量子ビットからなるユニットセルの動作実証に成功しています(XNUMX)。 最近では、ユニットセルを並べてXNUMX量子ビットからなる量子アニーリングマシンの開発に成功した。

コヒーレンス時間の長いユニットセルをベースにした新開発の8量子ビットチップ
東北大学とNECの共同研究

東北大学とNECは、1958年からハイパフォーマンスコンピューティング技術の共同研究を開始し、2014年には東北大学サイバーサイエンスセンター(6)内に「ハイパフォーマンスコンピューティング共同研究部門(NEC)」を設置し、課題解決に向けた研究を行っています。さまざまな科学的、社会的問題。 今回の共同研究では、東北大学とNECは、津波浸水による被害や負傷を軽減するための最適な避難経路の導出など、現実世界に存在する多くの組合せ最適化問題への上記量子アニーリングマシンの適用を検討していきます。

東北大学とNECは、今回の共同研究に先立ち、文部科学省次世代研究開発事業において、量子アニーリングを利用した次世代スーパーコンピューティングプラットフォームの開発に取り組んでいた。 (7) 2018年より開始。本取り組みは、多くの実用化において高い処理能力を発揮してきたベクトル型スーパーコンピュータの更なる性能向上・高度化を図るとともに、ベクトル型スーパーコンピュータと量子・模擬量子との機能補完による新たなスーパーコンピューティングプラットフォームの開発を目的としている。組み合わせ最適化問題に特化したアニーリング。 こうした量子アニーリングへの取り組みが評価され、東北大学は内閣府から「量子ソリューションセンター」に認定されました(8)。

今回の共同研究では、NECと産総研が開発した超伝導パラメトロンを用いた8量子ビット量子アニーリングマシンをインターネット経由で東北大学に提供する。 本共同研究の一環として、東北大学とNECは、量子アニーリングマシンと、東北大学に設置されたベクトルスーパーコンピュータ「SX Aurora TSUBASA」(9)上で動作する模擬量子アニーリングマシン(NEC Vector Annealing)の両方を活用し、量子アニーリングマシンとシミュレーテッド量子アニーリングマシンの両方の特徴(10)。 今後、東北大学とNECは、複雑な社会課題を解決するためのコンピューティングシステムアーキテクチャの研究を共同で進めていきます。 さらに、高速計算を実行できる可能性がある量子アニーリングに特有のユースケースも検討します。

NECと東北大学は、東北大学に設置された量子アニーリングマシンに加え、産総研に設置された量子アニーリングマシンもインターネット経由で利用する。 今後、通信遅延などの影響を考慮して両マシンの全体構成を検討し、その結果を今後の量子アニーリングマシンおよび模擬量子アニーリングマシンの開発にフィードバックしていきます。

さらに、量子アニーリングの速度と精度で現実世界の問題を解決するために、両マシンに最適に計算を割り当てる方法を検討し、有用性の向上を図るとしている。

東北大学とNECは、今回の共同研究を契機として、量子コンピューティング技術の社会実装をさらに加速していきます。

注意：
(1) ParityQC アーキテクチャは、Parity Quantum Computing によって開発されました。
パリティ量子コンピューティングについて: https://parityqc.com/
10年2021月XNUMX日 プレスリリース
NECとParityQC、拡張性の高い実用的な量子コンピュータの開発で協力 www.nec.com/ja/press/202102/global_20210210_01.html
(2) 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業として継続開発中。
プロジェクト名：革新的AIチップ及び次世代コンピューティング技術開発プロジェクト
研究開発活動：量子コンピューティングとイジングコンピューティングシステムの統合的な研究開発
プロジェクトウェブサイト：www.nedo.go.jp/english/activities/activities_ZZJP_100123.html
(3) 超伝導パラメトロンは量子力学的共鳴体である
超電導コイルとコンデンサからなる回路。 これは、2014 年に NEC と理化学研究所によって初めて開発されました。共振周波数の 0 倍で回路を変調すると、位相が XNUMX または π の XNUMX つの自励発振状態のいずれかになります。 これらの発振状態の重ね合わせは量子ビットとして使用できます。
(4) コヒーレンス時間が長いほど、解の精度が高くなり、計算速度が速くなります。 欧米の研究機関もコヒーレンス時間の長い量子ビットを用いた量子アニーリングの研究開発を進めている。
(5) 17年2022月XNUMX日プレスリリース
NEC、完全接続量子アニーリングアーキテクチャへのスケールアップを容易にする世界初のユニットセルを開発
www.nec.com/ja/press/202203/global_20220317_01.html
(6) 27 年 2014 月 XNUMX 日プレスリリース:
東北大学とNEC、次世代スパコン技術の共同研究部門を設立
PDF – www.tohaku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohakuuniv-press_20140627_03web.pdf
(7) 文部科学省補助事業「高性能汎用コンピュータ高度利用事業」
研究期間：2018年度～2022年度
研究代表者: 東北大学 小林 宏明
(8) 国家量子技術イノベーション戦略（統合イノベーション戦略推進会議、2021年21月2020日）に基づき、量子技術分野における我が国の国際競争力の確保・強化を目的として、10年XNUMX月に発足。 現在、XNUMXの研究機関や大学が認定を受けています。
量子技術イノベーションハブについて: https://qih.riken.jp/en/
(9) 次世代イノベーションプラットフォーム「SX-Aurora TSUBASA」シリーズ 製品サイト：
www.nec.com/en/global/solutions/hpc/sx/index.html
(10) 量子特性を利用せずに、従来のコンピューティング技術を使用して量子の挙動をシミュレートするアニーリング マシン。

NECの量子コンピューティングへの取り組み
URL：www.nec.com/ja/global/quantum-computing/index.html

NEC株式会社について

NEC株式会社は、「より明るい世界を築く」というブランドステートメントを推進しつつ、ITとネットワーク技術の統合におけるリーダーとしての地位を確立しています。 NECは、安全、安心、公平、効率の社会的価値を提供し、誰もが最大限の可能性を発揮できるより持続可能な世界を推進することで、企業や地域社会が社会と市場の両方で起こっている急速な変化に適応できるようにします。 詳細については、NEC（www.nec.com）をご覧ください。

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
• プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンESG。 自動車/EV、 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
• ブロックオフセット。 環境オフセット所有権の近代化。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/84910/3/